CN109843208A - 使用磁流变流体离合器装置的远程呈现控制器和系统 - Google Patents

Abstract

提供远程呈现控制器用于与远距离的远程呈现会话的交互，以控制末端执行器和远距离的远程呈现会话之间的触觉交互。力传感器监测施加于末端执行器的力。位置传感器监测末端执行器的位置。远程呈现控制器与远距离的远程呈现会话通信以交换指示末端执行器与远距离的远程呈现会话中的对象的同时触觉运动的位置数据和力数据。磁流变流体离合器装置具有适用于连接至动力源并且被配置为从该动力源接收致动度(DOA)的输入，该磁流变流体离合器装置具有能致动为将所接收的DOA通过受控滑动选择性地传输至末端执行器的输出。力控制器模块根据远距离的远程呈现会话中的对象的触觉事件确定末端执行器上所需要的力输入。离合器驱动器模块利用根据力输入的受控滑动驱动磁流变流体离合器装置。

Description

使用磁流变流体离合器装置的远程呈现控制器和系统

相关申请的交叉引证

本申请要求于2016年9月2日提交的美国专利申请第62/382,989号的优先权，并且通过引证结合于本文中。

技术领域

本申请一般涉及触觉背景下的远程呈现会话，诸如，用于主从操纵器，并且更具体地，涉及包含磁流变(MR)流体离合器装置的远程呈现会话。

背景技术

协作机器人被设计成操纵对象并且与环境交互。安全检测和控制力机器人致动器应用于机器人元件和/或环境防止不必要的危险。传统地，已经利用刚性致动器生成可以由力传感器测量的大力/转矩。然而，由刚性致动器施加的力度难以精确测量；所检测的传感器偏斜中的小误差可能导致大的力误差。因此，可能需要昂贵的高精度力传感器与刚性致动器协同工作。此外，刚性致动器通常具有低带宽可控性，并且因此没有良好的吸收冲击负载，从而在协作机器人系统中限制它们的应用。

触觉设备形成特定的人机接口。一方面，触觉设备提供控制，并且在另一方面，提供与远距离的远程呈现会话交互产生的触感。响应于远距离地或实际上发生的触觉事件，触觉设备为其用户提供关于运动的力反馈信息和/或由用户生成的力输入。用于触觉设备的应用是广泛的，并且包括机器人、远程操作、微创手术、车辆的远程控制、模拟器和基于计算机的游戏。

当模拟与硬物虚拟或远程接触时，触觉设备的特征是它的力再现能力。为此，可以适于高精度和精确性的致动器。与高机械刚度和低质量/惯性结合，例如，这种触觉设备可以用作用于执行编程任务的机器人或操纵器或者用作其中力约束应用到操作员的手中的触觉设备。

现在开发的触觉反馈设备和协作机器人的结合有望增加此类设备在虚拟现实或远程呈现系统中的使用。尽管如此，这些已知系统可以受益于更多改善。例如，尽管过去已经提议了用于机器人应用的力反馈系统，但是这些提议的力反馈系统增加的成本和复杂性通常限制它们的实现。此外，已知的没有力传感器的力反射主/从机器人配置在所有致动模式中对系统操作员的触觉反馈的实现可能不理想。

鉴于上述情况，理想的是提供改善的设备、系统和方法。还理想的是提供改善的机器人设备、系统和方法，都用于机器人远程呈现系统和其他机器人应用。如果这些改善提高操作员对机器人末端执行器的控制、以及来自机器人末端执行器的触觉反馈，将是有利的。如果这些改善不会使系统不必要的复杂化，并且这些改善的技术不会增加不必要的设备的价格，将是更理想的。

触觉设备和协作机器人中使用的最先进的分布式动力设备依赖液压或电磁致动。液压致动对于机械堵塞是可靠的，但是从根本上限制了动态响应和效率。此外，液压系统在商业应用中的实施可能有问题，因为液压容易泄漏，导致维护成本增加。此外，液压致动是硬件密集的。

电磁致动为液压致动提供了完全的替代方案。对于高动态应用，机电致动的最普通形式出现在直驱电机中，它是非常重的。通过提供电机和末端执行器之间的减速比，可大大减少设备重量。实际上，当耦合到减速齿轮箱时，机电致动器比直接驱动解决方案更轻且便宜，但是它们的高输出惯性、摩擦和齿隙可能降低其动态性能。

磁流变(MR)流体离合器装置被已知为用于以精度和准确度从驱动轴传递运动的有用装置，这可增强机电致动系统的性能。

发明内容

因此，本公开的目标是提供解决与现有技术相关的问题的远程呈现控制器。

本公开的又一目标是提供解决与现有技术相关的问题的远程呈现站。

本公开的又一目标是提供解决与现有技术相关的问题的远程呈现系统。

本公开的又一目标是提供解决与现有技术相关的用于执行远程呈现中的触觉交互的方法。

因此，根据本申请的第一实施方式，提供了用于与远距离的远程呈现会话交互以控制末端执行器和远距离的远程呈现会话之间的触觉交互的远程呈现控制器，该远程呈现控制器包括：至少一个力传感器，适用于监测施加至末端执行器的至少一个力；至少一个位置传感器，适用于监测末端执行器的位置；远程呈现控制器，被配置为与远距离的远程呈现会话通信以交换指示末端执行器与远距离的远程呈现会话中的对象的同时触觉运动的位置数据和力数据；至少一个磁流变流体离合器装置，具有适用于连接至动力源并且被配置为从动力源接收致动度(DOA)的输入，磁流变流体离合器装置具有能被致动为将所接收的DOA通过受控滑动选择性地传输至末端执行器的输出；力控制器模块，用于根据远距离的远程呈现会话中的对象的触觉事件确定末端执行器上所需要的力输入；以及至少一个离合器驱动器模块，利用根据力输入的受控滑动驱动磁流变流体离合器装置。

进一步地，根据第一实施方式，例如，远程呈现控制器将从至少一个位置传感器获得的位置数据发送至远距离的远程呈现会话，并且力控制器模块从远距离的远程呈现会话接收力数据。

更进一步地，根据第一实施方式，例如，远程呈现控制器将从至少一个力传感器获得的力数据发送至远距离的远程呈现会话，并且力控制器模块从远距离的远程呈现系统接收位置数据。

更进一步地，根据第一实施方式，例如，至少一个力传感器包括从磁流变流体离合器装置的电流计算力的传感器。

更进一步地，根据第一实施方式，例如，多个磁流变离合器装置被配置为连接至末端执行器。

更进一步地，根据第一实施方式，例如，比较器模块从位置数据产生参考力，从末端执行器的当前位置和远距离的远程呈现会话中的对象的位置的比较计算参考力。

更进一步地，根据第一实施方式，例如，力控制器模块从参考力和由至少一个力传感器测量的至少一个力确定末端执行器上的力输入。

更进一步地，根据第一实施方式，例如，位置调节器模块缩放位置数据，由此由力输入产生的位移是远距离的远程呈现会话中的对象的位移的缩放的比例。

更进一步地，根据第一实施方式，例如，力调节器缩放力数据，由此力输入是由远距离的远程呈现会话中的触觉事件引起的对象上的力的缩放的比例。

更进一步地，根据第一实施方式，例如，远距离的远程呈现会话是虚拟的。

根据第二实施方式，提供了远程呈现站，包括：如上所述的远程呈现控制器；末端执行器；以及至少一个张紧构件，一端连接至磁流变离合器装置的输出并且另一端连接至末端执行器，以便根据磁流变流体离合器装置的致动拉动末端执行器。

进一步地，根据第二实施方式，例如，至少两个张紧构件处于相反布置中。

更进一步地，根据第二实施方式，其中，例如，末端执行器可在多个自由度中移位。更进一步地，根据第二实施方式，例如，多个磁流变离合器装置被配置为连接至末端执行器，其中，磁流变离合器装置中的至少一个与多个自由度中的相应的一个配对。

根据第三实施方式，提供了远程呈现系统以控制彼此远离的末端执行器之间的触觉交互，远程呈现系统包括：至少一对远程呈现控制器，每一个远程呈现控制器包括：至少一个力传感器，适用于监测施加至末端执行器的至少一个力；至少一个位置传感器，适用于监测末端执行器的位置；远程呈现控制器，被配置为与另一个远程呈现控制器通信以交换指示末端执行器的同时触觉运动的位置数据和力数据；至少一个磁流变流体离合器装置，被配置为接收致动度(DOA)，该磁流变流体离合器装置具有能被致动为将所接收的DOA通过受控滑动选择性地传输至末端执行器的输出；力控制器模块，用于根据由另一个远程呈现控制器操作的末端执行器的触觉事件确定末端执行器上所需要的力输入；以及至少一个离合器驱动器模块，利用根据力输入的受控滑动驱动磁流变流体离合器装置。

进一步地，根据第三实施方式，例如，第一远程呈现控制器将从至少一个位置传感器获得的位置数据发送至第二远程呈现控制器，并且力控制器模块从第二远程呈现控制器接收力数据。

更进一步地，根据第三实施方式，例如，第一远程呈现控制器将从至少一个力传感器获得的力数据发送至第二远程呈现控制器，并且力控制器模块从第二远程呈现控制器接收位置数据。

更进一步地，根据第三实施方式，例如，至少一个力传感器包括从磁流变流体离合器装置的电流计算力的传感器。

更进一步地，根据第三实施方式，例如，多个磁流变离合器装置被配置为连接至末端执行器。

更进一步地，根据第三实施方式，例如，任一个远程呈现控制器中的比较器模块从位置数据产生参考力，从末端执行器的当前位置和远距离的远程呈现会话中的对象的位置的比较计算参考力。

更进一步地，根据第三实施方式，例如，一个力控制器模块从参考力和由至少一个力传感器测量的至少一个力确定末端执行器上的力输入。

更进一步地，根据第三实施方式，例如，任一个远程呈现控制器中的位置调节器模块缩放位置数据，由此由力输入产生的位移是远距离的远程呈现会话中的对象的位移的缩放的比例。

更进一步地，根据第三实施方式，例如，任一个远程呈现控制器中的力调节器缩放力数据，由此力输入是由另一个远程呈现控制器操作的末端执行器上的触觉事件所引起的对象上的力的缩放的比例。

更进一步地，根据第三实施方式，例如，一个远程呈现控制器操作虚拟的远程呈现会话。

根据第四实施方式，提供了远程呈现站，包括：如上所述的远程呈现控制器；末端执行器；液压传动装置，包括适用于将力传输至末端执行器的主缸和从动缸、以及主缸和从动缸之间的用于在主缸和从动缸之间传输液压压力的液压软管；以及张紧或压缩构件，一端连接至磁流变离合器装置并且另一端连接至液压传动装置；由此，液压传动装置将末端执行器和输出中的任一个上的拉动作用或推动作用转换为液压压力。

更进一步地，根据第四实施方式，例如，从液压软管中的压力计算力。

更进一步地，根据第四实施方式，例如，由张紧或压缩组中的另一个提供拉动作用。

更进一步地，根据第四实施方式，例如，提供了多个张紧和/或压缩组，多个张紧和/或压缩组被配置为共享单个动力源。

更进一步地，根据第四实施方式，例如，张紧或压缩组与末端执行器上的力偏压构件结合使用。

更进一步地，根据第四实施方式，例如，主缸和从动缸中的至少一个具有滚动膜片类型。

根据本公开的第五实施方式，提供了用于控制末端执行器和远距离的远程呈现会话之间的触觉交互的方法，包括：监测施加于末端执行器的至少一个力，监测末端执行器的位置，与远距离的远程呈现会话通信以交换指示末端执行器与远距离的远程呈现会话中的对象的同时触觉运动的位置数据和力数据，根据远距离的远程呈现会话中的对象的触觉事件确定末端执行器上所需要的力输入，并且根据力输入驱动至少一个磁流变流体离合器装置以将所接收的DOA通过受控滑动选择性地传输至末端执行器。

更进一步地，根据第五实施方式，例如，与远距离的远程呈现会话通信包括将通过监测而获得的位置数据发送至远距离的远程呈现会话，并且从远距离的远程呈现会话接收力数据。

更进一步地，根据第五实施方式，例如，与远距离的远程呈现会话通信包括将通过监测而获得的力数据发送至远距离的远程呈现会话，并且从远距离的远程呈现系统接收位置数据。

更进一步地，根据第五实施方式，例如，监测至少一个力包括从磁流变流体离合器装置的电流计算力。

更进一步地，根据第五实施方式，例如，驱动至少一个磁流变流体离合器装置包括驱动被配置为连接至末端执行器的多个磁流变离合器装置。

更进一步地，根据第五实施方式，例如，从末端执行器的当前位置和远距离的远程呈现会话中的对象的位置的比较计算参考力。

更进一步地，根据第五实施方式，例如，确定末端执行器上所需的力输入包括从参考力和通过监测至少一个力而测量的至少一个力确定末端执行器上的力输入。

更进一步地，根据第五实施方式，例如，在远距离的远程呈现会话中执行计算参考力。

更进一步地，根据第五实施方式，例如，缩放位置数据，由此从力输入产生的位移是远距离的远程呈现会话中的对象的位移的缩放的比例。

更进一步地，根据第五实施方式，例如，在远距离的远程呈现会话中执行缩放位置数据。

更进一步地，根据第五实施方式，例如，力数据，由此力输入是由远距离的远程呈现会话中的触觉事件引起的对象上的力的缩放的比例。

更进一步地，根据第五实施方式，例如，利用虚拟现实程序在远距离的远程呈现会话中执行该方法。

更进一步地，根据第五实施方式，例如，在两个类似的机械系统之间执行该方法。

附图说明

图1是在本公开的系统中使用的磁流变流体离合器装置的示意图；

图2是根据本公开的使用磁流变流体离合器装置的电缆驱动系统中的电力分配布置的示意图；

图3是使用具有用于末端执行器的相反的位移的一对磁流变流体离合器装置的公共动力源的电缆驱动系统的示意图；

图4是远程呈现系统中使用的图3的两个电缆驱动系统的示意图；

图5是使用具有用于末端执行器的相反的位移的一对磁流变流体离合器装置的公共动力源的流体驱动系统的示意图；

图6是远程呈现系统中使用的图5的两个流体驱动系统的示意图；

图7是多个DOF系统远程呈现系统的示意表示；

图8是远程呈现系统中使用的MR致动器组合的示意表示；

图9是可以在远程呈现或机器人系统中使用的流体活塞的示意表示；

图10是根据本公开的远程呈现系统的框图；以及

图11是本公开的力控制器模块的框图。

具体实施方式

参考附图并且更具体地参考图1，示出了被配置为基于接收的输入电流提供机械输出力的通用磁流变(MR)流体离合器装置10。图1的MR流体离合器装置10是可在下文中描述的系统中使用的MR流体离合器装置的简化表示。在下文中描述的系统中使用的MR流体离合器装置可具有额外的部件和特征，诸如磁鼓、冗余电磁体、MR流体膨胀系统等。将使用MR流体完成下文中的实施方式的所有描述，但是还可以使用电流变(ER)流体。

MR流体离合器装置10具有带径向盘13的驱动构件12，该组件也称为输入转子。MR流体离合器装置10还具有例如以带环形板15的从动构件14的形式的输出，其中环形板15与径向盘13缠绕，以定义填充有MR流体16的环形室，环形室由壳体17限定，壳体17与从动构件14是整体的。从动构件14和环形板15的组件也称为输出转子。在图1的示例中，驱动构件12可以是与电力输入(例如，电机)机械联通的输入轴，并且从动构件14可以与传动装置机械联通以传输电力输出(即，力输出、转矩输出)。MR流体16是一种智能流体，其由布置在载体流体中的可磁化颗粒组成，该载体流体通常是一种油。当经受磁场时，流体可以增加其表观粘度，潜在地到成为粘塑性固体的点。表观粘度由操作剪切应力和包括在相对剪切表面之间的MR流体的操作剪切速率之间的比率限定—即，驱动侧的径向盘13与环形板15和环形室17中的壳体17的壁的操作剪切速率。磁场强度主要影响MR流体的屈服剪切应力。可通过经由控制器的使用，改变由集成在壳体17中的电磁体18产生的磁场强度，即输入电流，来控制当处于流体的有效(“接通”)状态时的流体的屈服剪切应力。因此，MR流体的传递力的能力可以利用电磁体18来控制，从而用作构件12和14之间的离合器。电磁体18被配置为改变磁场的强度，使得构件12和14之间的摩擦足够低以允许驱动构件12与从动构件14自由旋转，反之亦然。

参考图2，根据本公开的电缆驱动系统总体以20表示。电缆驱动系统20具有n个MR流体离合器装置10，其经由由动力源21驱动的公共动力轴22从单个动力源21接收转矩输入。例如，动力源21可以是电动机，但是在许多其他示例中，可使用诸如液压电机的其他类型的动力源来作为一个动力源。

MR流体离合器装置10各自配备有输出构件23，在该输出构件23上安装有电缆24，以形成张紧组。输出构件实际上可连接到MR流体离合器装置10的从动构件14(图1)，以便与其一起旋转。然而，输出构件也可具有从动构件14和输出构件23之间的机构，而不是直接驱动。例如，输出构件23可包括减速齿轮箱。表述“输出轮”用作包括等效部件的表述，诸如滑轮、链环、链轮、螺母、螺钉、杠杆臂等。同样，表述“电缆”用作包括等效部件的表述，诸如用作致动度的传动装置的钢筋束、绳、皮带、链条等张紧构件。电缆类型的选择是基于输出轮的类型。电缆24具有附接至输出轮23的端部、附接至输出部件的自由端25，其中电缆的长度绕输出轮23缠绕。输出轮23的旋转，例如由从动构件14(图1)驱动，可将额外的电缆长度缠绕到输出轮23上，导致在电缆24的自由端处的拉动作用。可选地，对自由端25的拉动作用可以导致解开来自输出轮23的电缆24，例如，当MR流体离合器装置10处于滑动状态时，即，当自由端25上的拉动作用超过从动构件14产生的力时。电缆驱动系统20具有单个致动度的n个输出。使用连续滑动MR流体离合器装置10作为电缆驱动系统20中的张紧器，允许从许多输出中的单个动力源21进行转矩分配，以便驱动可能的多个DOF。尽管MR流体离合器装置10只能在由动力源驱动的方向上产生转矩，但在电缆驱动系统的情况下这不是问题，因为电缆固有地不能有效地传输压缩负载。

图2的电缆驱动系统的一个具体实施方式在图3中示出为30。因为电缆驱动系统30具有与图2的电缆驱动系统20相同的部件，相同的部件将具有相同的参考标号。电缆驱动系统30具有一对MR流体离合器装置，其中一个示为10A，并且另一个示为10B，装置10A和10B连接至公共动力源(未示出)，如图2的系统20的情况。MR流体离合器装置10A和10B经由电缆24A和24'连接至公共的末端执行器31。公共的末端执行器31被示出为枢转臂，通过枢轴33安装到基部32。因此，末端执行器31可以以一个旋转自由度(DOF)移动。尽管由公共的动力源驱动，但是MR流体离合器装置10A和10B在末端执行器31上提供了相反的拉动作用，以能够进行往复运动。而且，尽管末端执行器31被示出为可沿一个旋转DOF移动，但是末端执行器31可通过平移关节连接至基部32，由此系统30将提供平移DOF。还考虑了提供单个MR流体离合器装置10，并且因此提供连接至末端执行器31的单个电缆24，具有由诸如联动装置、弹簧、重力、其他类型的致动器等的偏压构件(未示出)提供的相反力。偏压构件还可包括更复杂的机构，诸如伺服系统、线性致动器等。换言之，可使用能够对末端执行器31施加相反力的任何机构。这对于以下提供的给定实施方式同样是适用的。

在一般的相反电缆驱动致动系统中，通常使用每个自由度(DOF)两个致动器。因此，每个致动器必须设计成满足其所驱动的自由度的最大负载。由于电缆不能传递压缩负载，DOF由两个致动器致动。因此，每个DOF由两个相反的致动器致动，并且通常由于它们的相反作用，一次仅一个被致动。例如，如果需要沿顺时针方向产生负载，则顺时针致动器(CWA)被供电，并且逆时针致动器(CCWA)被断电，并且如果需要在其他方向产生负载的话，反之亦然。

相反，当在图3的系统30中集中动力源21(图2)时，所得到的系统可导致紧凑且轻质的设计。此外，由于连续滑动MR流体离合器装置将动力源21的惯性从末端执行器31去耦，所以可使用诸如与高比例减速齿轮箱耦合的高速电动机的轻质动力源，而不影响系统的动态性能。此外，可根据应用来调整动力源21的所需负载，从而进一步减轻重量。例如，因为电缆驱动系统30利用纯粹的相反致动布置，因此不需要动力源21来产生正在驱动的两个连续滑动MR流体离合器装置10的负载能力的总和，因为在同一时间每对中只有一个可有效。因此，动力源21可设计成仅总负载要求的大约一半(即，滑动中离合器装置的“断开状态或自由状态”功率大于零)。该原理不仅适用于相反架构的情况，而且也适用于多个输出不需要在其最大负载下同时被致动的任何应用中。

当保持滑动并与作为动力源21的齿轮电机一起使用时，电缆驱动系统30中的MR流体离合器装置10将电机的动态行为从输出去耦，导致低的输出惯性和高的控制质量，因为齿轮电机21的高输出惯性没有在系统输出处反映。电缆驱动系统30还可提供增加的力精度，因为齿轮电机的非线性行为(例如，嵌齿、齿轮间隙、摩擦力)被MR流体离合器装置过滤。电缆驱动系统30还具有相对较低的质量和减少的部件数量，因为公共齿轮电机21产生的负载可在多个输出之间共享。在一些应用中，电缆驱动系统30可以是可靠的，因为当冗余电机可用作备用时，故障的齿轮电机可在离合器分离之后与输出断开。

在图3的系统中，可以从放置在末端执行器31的枢轴33处的旋转传感器34或者从一个滑轮23上的传感器(未示出)获得关于末端执行器31的位置的信息。可以使用其他类型的位置传感器。还可以从视觉传感器技术获得位置。可以从放置在力的施加位置和枢轴33之间的力传感器(未示出)获得末端执行器31上的力。还可以从在电缆24和24'中生成的力的差异中获得末端执行器31上的力。可以从放置在输出轴14和14'上的转矩传感器(未示出)或者从在MR流体离合器装置10A和10A'的各个线圈18中生成的电流获得电缆24和24'中的力。由MR流体离合器装置生成的力可以与离合器10A和10A'的线圈18中生成的电流成比例。考虑了其他类型的传感器。

参考图4示出了使用图3的两个电缆驱动致动器的远程呈现系统。30A可以是主站并且30B可以是从属站。站30A和30B可以远距离放置并且可能需要它们之间通信，以便实现远程呈现功能。仅举几个例子，站30A和30B之间的通信可以通过有线、无线、光学、互联网通信实现。站30A由远程呈现控制器A控制并且站30B由远程呈现控制器B控制。远程呈现控制器A和B交换信息以便实现远程呈现功能。在一般用途中，FA施加于末端执行器31A并且末端执行器31B同时移动，即，末端执行器31A和31B同时运动并且反映彼此的运动。可以从放置在末端执行器31A的基部处的旋转传感器34A获得关于末端执行器31A的位置的信息。来自位置传感器34A的信息用于远程呈现控制器A并且被传输至远程呈现控制器B。通过调整MR流体离合器装置10B和10B'的线圈18中的电流，然后远程呈现控制器B可以调整线圈24B和24B'中的力，以便以使末端执行器31B模拟末端执行器31A的运动的目的使末端执行器31B旋转。可以从旋转传感器34B获得关于末端执行器31B的位置的信息。如果在末端执行器31B的路线中没有障碍，则末端执行器31B可以例如通过人工操纵在随着施加在末端执行器31A上的运动的同时在空间上自由移动。如果末端执行器31B与对象(未示出)或障碍物(未示出)接触，则末端执行器31B可被阻断并且不能够再跟随末端执行器31A的运动。远程呈现控制器B可以检测障碍物并且将信息发送至远程呈现控制器A。然后远程呈现控制器A可以增加MR流体离合器装置10A或10B的线圈中的电流，以便在末端执行器31A上生成可以与在障碍物(未示出)和末端执行器31B之间生成的力成比例的力FA。然后操纵末端执行器31A的用户可以在末端执行器31A上“感觉到”在末端执行器31B上生成的力，实现远程呈现功能。作为简化示图，如果可以示出末端执行器31B和对象(未示出)之间的接触力的FB在电缆24B中正在引起张紧力T，则从力或转矩传感器获得的电缆24B的张力的信息可以从远程呈现控制器B交换至远程呈现控制器A，并且远程呈现控制器A可以尝试使用与30B上类似的传感器调整电缆24A'中的张力T，以便模拟末端执行器31A上的相同力。然后FA的幅值可等于FB的幅值。利用MR流体离合器装置10的高带宽以及远程呈现控制器A和远程呈现控制器B之间的高带宽电子通信，可以实现经济的远程呈现系统。为简单起见，图4是示出了单个DOF系统，但是也考虑了具有更多DOF的系统。此外，为简单起见，30A和30B被示出为相同的设备，但是30A和30B可以具有不同的设备类型。30A和30B可具有不同数量的DOF。末端执行器31A和31B的运动可以不同，并且力FA的幅值可以与力FB的幅值不同。

在图4中，任一个站可以由在虚拟世界中运行的虚拟系统代替。远程呈现控制器B可以是运行远距离的远程呈现会话的虚拟控制器，表述“远程呈现”指的是会话不是在原地利用站30A发生。当作为从属系统的站30B由虚拟系统代替时，实现了虚拟现实远程呈现系统。关于由虚拟对象或虚拟障碍物创建的限制的信息可以由站30A的操作员物理“感觉到”。仅举几个例子，如虚拟的木材雕刻、机械部件上的虚拟工作或在虚拟身体上的远程手术的模拟等许多应用可能对这个功能感兴趣。

参考图5，利用与图3上的类似相反方法操作的系统以100表示。但是，代替电缆，系统100使用流体压力来致动输出的运动，通过液压传动单元的方式，类似于在图7的机器人臂170中使用的那些。例如，如图2或图8所示，在示出的实施方式中，系统100具有一对MR流体离合器装置10，尽管未示出，它可从公共动力源接收致动度。然而，为简单起见，在图5中未示出动力源和相关联的传动装置。每个MR流体离合器装置10的从动构件或输出14是通过杆103枢转地连接至主缸102的活塞101的臂。系统100可进一步具有从主缸102延伸到另一个缸(从动缸105)的柔性软管104。该从动缸105具有活塞106，并且其杆107枢转地连接至末端执行器108，该末端执行器108枢转地安装至枢轴109处的地面。

在操作中，一个MR流体离合器装置10的致动导致其相关联的活塞101在相应的主缸102中的运动。加压流体可能因此从主缸102通过软管104行进，并且进入从动缸105中。这将导致活塞106的运动，其将推动输出108。在该示出的一个旋转DOF的实施方式中，另外一个MR流体离合器装置10的致动可导致输出108的往复运动。应注意，活塞类型可包括各种类型(仅举几个例子，即，密封活塞、滚动膜片活塞)。

因此，系统100以与系统30相似的相反方法操作，仍然利用推动作用(压缩负载)代替当使用电缆时的拉动作用(张紧负载)，由此与张紧组相比，系统100具有压缩组。系统100可以布置为提供输出的额外自由度。作为图5中的两个MR流体离合器装置10的存在的替代，系统100可使用其他力来执行相反的对立，诸如弹簧、重力等，抵抗其中一个MR流体离合器装置10的作用。

与图4的系统类似，参考图6，可以从放置在末端执行器108A的基部处的旋转传感器34A获得关于末端执行器108A的大约位置的位置的信息。来自位置传感器34A的信息由控制器A使用并且传输至控制器B。通过调整MR流体离合器装置10B和10B'的线圈18中的电流，然后控制器B可以调整液压软管104B和104B'中的力，以便以使末端执行器108B跟随末端执行器108A的运动的目的使末端执行器108B旋转。可以从旋转传感器34B获得关于末端执行器108B的位置的信息。如果末端执行器108B的路线中没有障碍物，则末端执行器108B可以在跟随施加在末端执行器108A上的运动的同时在空间自由移动。如果末端执行器108B与对象(未示出)或障碍物(未示出)接触，则末端执行器108B可被阻断并且不能够再跟随末端执行器108A的运动。可以通过力传感器110B获得由末端执行器108B检测到的力。使用力传感器信息，远程呈现控制器B可以检测障碍物并且将信息发送至远程呈现控制器A。然后远程呈现控制器A可以增加MR流体离合器装置10A或10B的线圈中的电流，以便在末端执行器108A上生成可以与在障碍物(未示出)和末端执行器108B之间生成的力成比例的力FA。可以通过传感器110A获得末端执行器108A上的力。然后操纵末端执行器108A的用户可以在末端执行器A上“感觉”到在末端执行器B上生成的力，实现远程呈现功能。

作为力传感器110A和110B的替换，如果FB是末端执行器108B和对象(未示出)之间的接触力，则引起软管104B中的压力P。可以从可以是力传感器的成本效益的替换的压力传感器(未示出)获得软管104B中的压力的信息，然后力数据从远程呈现控制器B被传输至远程呈现控制器A。然后远程呈现控制器A可以使用与100B中类似的压力传感器调整软管104A'中的压力，以便模拟末端执行器108A上的相同力。然后FA的幅值可等于FB的幅值。根据图4中的描述，可以使用其他类型的传感器。利用MR流体离合器装置10的高带宽、远程呈现控制器A和远程呈现控制器B之间的高带宽电子通信以及成本效益的压力传感器，可以实现经济的远程呈现系统。

为了示出的目的，图6示出了单个DOF系统，但是考虑了具有更多DOF的系统。此外，为简单起见，站100A和100B被示出为涉及相同的设备，但是站100A和100B可以使用互相不同的设备类型并且不需要具有相同数量的DOF的设备。如本文中描述的，末端执行器31A和31B的同时运动可以相似，但不是1:1模拟，并且因为由远程呈现控制器A和B驱动，因此力FA的幅值可以与力FB的幅值不同。通过使用流体软管104中的压力测量设备的力可以允许实现便宜的虚拟现实、远程呈现或机器人设备。将相同原理应用于末端执行器的位置还可以通过将位置传感器安装在位于接近MR离合器装置10的一个活塞杆103上是可行的。可以通过测量杆103、操纵杆14或者位于接近MR流体离合器装置10的其他运动部件获得末端执行器108的位置变化。还可以在MR流体离合器装置10的输出14上直接测量位置。通过结合远距离的力检测和远距离的位置检测，远程呈现控制器可以实现用于零配线的虚拟现实、远程呈现或协作机器人的非同位感测。

与图4的系统类似，从属站100B可以由虚拟系统代替。另外，可以利用各种联接类型实现MR流体离合器装置10和活塞101之间的连接以及从动缸105和末端执行器108之间的连接。电缆还可以在MR流体离合器装置10和活塞杆103之间使用，如果活塞101配置允许这样做(即，如果活塞具有反向类型并且在保持活塞杆103的面上建立压力)。另外，为了限制零件的数量，应注意，这两个软管可以在输入或输出处插入相同的活塞体的不同室中，相反的对立应用在活塞上，杆将力传输至末端执行器。此外，被认为是提供一对一个张紧组(例如，如在系统20和30中)和一个压缩组(例如，如在系统100中)，在输出的相同DOF上提供相反的力。在通过这种布置提供的可能性中，用于张紧组和压缩组的锚定点可以在该输出上的相同侧、相同区域和/或相同位置上。当空间在输出的一侧稀少时，这可能是有价值的特征。

这些系统20、30和100中的任何一个可使用制动器，该制动器可将输出在延长的时间段固定在从动位置中，而不必激活到达从动位置的MR流体离合器装置10。这样的目的是为了系统处于弹簧力或外力的影响下时限制MR流体离合器装置10中的MR流体的磨损，同时系统保持不动状态。

为了便于说明，图2至图6中描述的系统具有单个DOF。然而，在此描述的大部分技术应用可以包括多个DOF。

图7是作为可以与图6中的站100A或100B相似的方式通过远程呈现操作的多个DOF机器人设备的臂170的示意表示，以便实现具有更高范围的远程呈现。在表示中，多个流体软管104A至104H将(图8中示出的)远距离基部链接至臂170。然后每一个流体软管104可以连接至从动缸105，以便以相反的方式致动DOF。液压软管104A连接至在活塞杆107A上作用的从动缸105A，该活塞杆107A可以在引起滑轮171A的旋转的电缆172A上拉动，以便致动一个DOF。由104B、105B、107B、171B和172B组成的传动装置可以相反地作用于传动装置104A、105A、107A、171A和172A，以便控制臂的一个DOF。具有C后缀的组集可以类似方式与具有D后缀的组集进行相反工作，以便致动另一个DOF。相同原理可以继续到多个致动DOF。在这个混合式液压电缆表示中，活塞杆107附接至在滑轮171上作用的电缆172以便实现平移至旋转转换器，但是可以使用其他类型的转换机构。可以代替平移液压致动器使用旋转液压致动器并且可以代替旋转实现平移。此外，对抗作用可以通过可以与偏压构件、其他类型的致动器或重力相反工作的单个电路实现。传感器可以结合至臂结构以便用作用于该机构的输入控制。在图7的示意性表示上，表示了臂170，但是可以利用相同原理设计具有更多DOF的更复杂的设备。在更复杂的系统中，可以开发与人体接触的完整外骨骼。

图8是可以接近图7的系统的基部定位以便构造各个流体软管104中的压力的MR致动器组合的示意表示。单个动力源21使用公共轴22将动力提供至MR流体离合器装置10A至10H。每个MR流体离合器装置10A至10H可具有在相应的电缆24A至24H上拉动的相应的滑轮181A至181H。滑轮-电缆布置可以表示旋转至线性转换机构，并且可以使用其他类型的转换机构。每个电缆104A至104H可以在相应的活塞杆103A至103H上拉动。施加在活塞103A至103H中的力可以导致力增加，并且因此，活塞或移动流体的压力增量，使得相应的主缸102A至102H中的活塞位移。压力增量可以由相应的压力传感器182A至182H测量，以便获得具有后缀A至H的每个流体组集中的压力。位移传感器(未示出)还可以提供相应的活塞杆103A至103H的位置。主缸102A中的压力可以等于软管104A中的压力，软管104A中的压力可以等于从动缸105A的压力，因此测量主缸102A中的压力可以提供有关从动缸105A上的压力的信息。类似地，活塞杆103A的运动可以与活塞杆107A的运动成比例，因此测量活塞杆103A的位置可以提供有关活塞杆107A的位置的信息。远程呈现控制器可以使用有关由传感器182A测量的活塞102A中的压力以及活塞杆103A的位置的信息，以便生成MR离合器装置10A的命令转矩，该命令转矩可以在电缆24A上生成可以在活塞102A内引起力或运动的拉力。在主缸102A中发生的成比例的力和运动可以在从动活塞105A中发生，因此提供远距离控制活塞105A的力和位置的方法，而不必测量主缸105A上的力和位置。这可以呈现在臂170中不需要传感器的优势，代替使用在远距离定位的MR致动器基部180中定位的传感器。臂170和MR致动器基部180的结合可以组成先前描述的远程呈现、虚拟现实或协作机器人设备的经济设备部分。

图9是可以在臂170和MR基部致动器180中使用的流体活塞90的示意图。在这种系统中，具有滑动密封的标准流体活塞可以呈现高静态阻力或静摩擦力，这可以减少设备的控制的从容性。为了减少静态阻力，可以使用滚动膜片活塞进行改善。在这种滚动膜片活塞中，活塞杆通常处于压缩状态(推动作用)下工作。臂170和MR基部致动器180可以使用推动滚动膜片活塞，但是在一些配置中，电缆可用作旋转至平移转换器，其可以使滚动膜片活塞90在处于张紧(拉动作用)下使用进行改善。图9中示出的实施方式是在相对小的拉杆91上集成密封件92的滚动膜片活塞90。相对于活塞本身的有效直径相对小剖面的拉杆91可以减少活塞的静态阻力的幅值。减少这个静态阻力可以呈现控制活塞的益处。由活塞生成的拉力可以是优于在活塞杆的密封件处生成的静态阻力的幅值级，并且在一些条件下，可以忽略静态阻力，减少机器人或远程呈现系统的复杂性。软管104可以插到活塞孔93。

参考图10，更详细地示出了具有远程呈现控制器A和B的远程呈现系统。远程呈现控制器A和B与一些先前提到的部件一起使用，诸如MR流体离合器装置10、以及各种力和压力传感器。远程呈现控制器A和B可以是远程呈现站以及机械系统的一部分，该机械系统包括以上描述的硬件，即，作为任何合适设备的一部分的末端执行器，诸如机器人臂、以及合适的传动装置(诸如电缆、液压传动装置等)。远程呈现控制器A和B用于与远距离的远程呈现会话交互以控制末端执行器31和远距离的远程呈现会话之间的触觉交互，不管它是不是虚拟的或者涉及具有另一个末端执行器31的另一个远程呈现站。远程呈现控制器A和B可具有适用于监测施加于末端执行器31的力的一个或多个力传感器(例如，110A和110B)。

远程呈现控制器A和B可具有监测末端执行器31的位置的一个或多个位置传感器。因此远程呈现控制器A和B被配置为在彼此之间通信，或者与另一个远距离的远程呈现会话(诸如虚拟的会话)通信，以便交换指示末端执行器与远距离的远程呈现会话中的对象的同时触觉运动的位置数据和力数据。位置数据和力数据将由远程呈现控制器A和B用于在触觉交互中模拟远程呈现站之间的运动。

如本文中详述的，一个或多个磁流变流体离合器装置10被配置为接收致动度(DOA)。磁流变流体离合器装置具有能致动为将所接收的DOA通过受控滑动选择性传输至末端执行器31的输出14。

远程呈现控制器A和B可以是计算机的一部分，或者类似处理器单元，并且因此具有执行触觉交互控制的合适的硬件和模块。力控制器模块200根据远距离的远程呈现会话中的触觉事件确定末端执行器31上所需要的力输入。例如，当远距离的末端执行器31与障碍物接触时，发生触觉事件。因此，力控制器模块200可以从远距离的远程呈现会话接收指示触觉事件的参考力。远程呈现控制器A和B还可以具有一个或多个离合器驱动器模块202以利用与由力控制器模块200确定的力输入有关的受控滑动确定磁流变流体离合器装置10。

在图10中，远程呈现控制器A将从位置传感器获得的位置数据发送至远距离的远程呈现会话，并且力控制器模块200A从远距离的远程呈现会话接收力数据，在这种情况下从远程呈现控制器B的力传感器接收力数据。然而，反向布置也是可行的。比较器模块204使用位置数据(诸如从远程呈现控制器A和B这两者的位置传感器读取的位置)产生参考力。比较器模块204从末端执行器31A的当前位置和远距离的远程呈现会话中的对象(诸如末端执行器31B)的位置的比较计算参考力。在图10中比较器模块204是远程呈现控制器B的一部分，但是可选地，可以在远程呈现控制器A中。因此，在示出的情形下，力控制器模块200可以从由比较器模块204提供的参考力F_ref以及由力传感器测量的力F_m确定末端执行器31B上的力输入。另外，如远程呈现控制器A所示，参考力F_ref可以由远程呈现控制器B提供，例如，测量的或来自虚拟现实会话。然后力控制器模块200A可以使用来自远程呈现控制器B的参考力F_ref以及由其力传感器F_m测量的力计算力输入。因此，对于同时触觉运动，这个远程呈现系统的布置涉及位置数据传输至远程呈现控制器B，并且力数据往复传输至远程呈现控制器A。在实施方式中，末端执行器31的运动以位置和力互相反映。

图10的远程呈现系统可以可选地例如通过缩放位置和/或力改变触觉再现。提供在远程呈现控制器B中示出的但是可选地存在于远程呈现控制器A中的位置调节器模块206用于缩放位置数据，由此由力输入产生的末端执行器31A的位移是远距离的远程呈现会话中的对象(例如，末端执行器31B)的位置的缩放的比例。例如，代替在末端执行器31之间具有1:1的位移率，在由位置调节器模块206以10:1的减小中，末端执行器31A可以手动位移10cm以导致末端执行器31B的1cm的位移。同样地，可以提供在远程呈现控制器A中示出的但是可选地存在于远程呈现控制器B中的力调节器208用于缩放力数据，由此力控制器模块200A的力输入是由远距离的远程呈现会话中的触觉事件引起的末端执行器31B上的力的缩放的比例。

用于控制末端执行器和远距离的远程呈现会话之间的触觉交互的方法可以描述为具有至少一些以下动作：

·监测施加于末端执行器的至少一个力，

·监测末端执行器的位置，

·与远距离的远程呈现会话通信以交换指示末端执行器与远距离的远程呈现会话中的对象的同时触觉运动的位置数据和力数据，

·根据远距离的远程呈现会话中的对象的触觉事件确定末端执行器上所需要的力输入，

·根据力输入驱动至少一个磁流变流体离合器装置以将所接收的DOA通过受控滑动选择性地传输至末端执行器。

·与远距离的远程呈现会话通信可包括将从监测获得的位置数据发送至远距离的远程呈现会话，并且从远距离的远程呈现会话接收力数据。

·与远距离的远程呈现会话通信可包括将从监测获得的力数据发送至远距离的远程呈现会话，并且从远距离的远程呈现系统接收位置数据。

·监测至少一个力可包括从磁流变流体离合器装置的电流计算力。

·驱动至少一个磁流变流体离合器装置可包括驱动被配置为连接至末端执行器的多个磁流变离合器装置。

·该方法可包括从末端执行器的当前位置与远距离的远程呈现会话中的对象的位置的比较计算参考力。

·确定末端执行器上所需要的力输入可包括从参考力和从监测至少一个力测量的至少一个力确定末端执行器上的力输入。

·可以在远距离的远程呈现会话中执行计算参考力。

·该方法可包括缩放位置数据，由此由力输入产生的位移是远距离的远程呈现会话中的对象的位移的缩放的比例。

·可以在远距离的远程呈现会话中执行缩放位置数据。

·该方法可包括缩放力数据，由此力输入是由远距离的远程呈现会话中的触觉事件所引起的对象上的力的缩放的比例。

·可以利用虚拟现实程序在远距离的远程呈现会话中执行该方法。

·可以在两个类似的机械系统之间执行该方法。

参考图11，示出了力控制器模块200的示例，其中，测量的力F_m与力参考F_ref进行比较，并且成为力误差(E_F)的差异被传送至比例-积分-微分(PID)节点。PID的输入被添加至查找表中编码的前馈电流i_ff，该电流是产生给定的力参考F_ref所必需的预计的电流。如在图10中，如果一对MR流体离合器装置10存在，则前馈电流i_ff与PID(i_c)的输出的总和以顺时针方向/逆时针方向切换(CW/CCW切换)的电流参考i_ref的方式组成电力输入。因为MR离合器装置10仅可以在一个方向上产生转矩，因此CW/CCW切换基于电力输入i_ref管理到达每个MR离合器装置的线圈，以便使远程呈现控制器将力在合适方向上经由相应的MR流体离合器装置10施加。

本公开提供机器人设备和系统的改善的远程呈现控制。通常，本公开提供用于增强的远程呈现的改善的主/从布置，具体用于多个自由度设备内的致动。通过应用本公开，可以在由远距离的主机控制的从动机之间实现高质量的触觉反馈，并且可以实现高质量的协作机器人。

Claims (43)

1.一种远程呈现控制器，用于与远距离的远程呈现会话交互以控制末端执行器和所述远距离的远程呈现会话之间的触觉交互，所述远程呈现控制器包括：

至少一个力传感器，适用于监测施加至末端执行器的至少一个力，

至少一个位置传感器，适用于监测所述末端执行器的位置，

所述远程呈现控制器，被配置为与所述远距离的远程呈现会话通信以交换指示所述末端执行器与所述远距离的远程呈现会话中的对象的同时触觉运动的位置数据和力数据；

至少一个磁流变流体离合器装置，具有适用于连接至动力源并且被配置为从所述动力源接收致动度(DOA)的输入，所述磁流变流体离合器装置具有能被致动为将所接收的致动度通过受控滑动选择性地传输至所述末端执行器的输出；

力控制器模块，用于根据所述远距离的远程呈现会话中的所述对象的触觉事件确定所述末端执行器上所需要的力输入；以及

至少一个离合器驱动器模块，利用根据所述力输入的受控滑动来驱动所述磁流变流体离合器装置。

2.根据权利要求1所述的远程呈现控制器，其中，所述远程呈现控制器将从所述至少一个位置传感器获得的所述位置数据发送至所述远距离的远程呈现会话，并且所述力控制器模块从所述远距离的远程呈现会话接收所述力数据。

3.根据权利要求1所述的远程呈现控制器，其中，所述远程呈现控制器将从所述至少一个力传感器获得的所述力数据发送至所述远距离的远程呈现会话，并且所述力控制器模块从所述远距离的远程呈现系统接收所述位置数据。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的远程呈现控制器，其中，所述至少一个力传感器包括从所述磁流变流体离合器装置的电流计算力的传感器。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的远程呈现控制器，包括被配置为连接至所述末端执行器的多个所述磁流变流体离合器装置。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的远程呈现控制器，进一步包括从所述位置数据产生参考力的比较器模块，从所述末端执行器的当前位置和所述远距离的远程呈现会话中的所述对象的位置的比较计算所述参考力。

7.根据权利要求6所述的远程呈现控制器，其中，所述力控制器模块从所述参考力和由所述至少一个力传感器测量的所述至少一个力确定所述末端执行器上的所述力输入。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的远程呈现控制器，进一步包括用于缩放所述位置数据的位置调节器模块，由此由所述力输入产生的位移是所述远距离的远程呈现会话中的所述对象的位移的缩放的比例。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的远程呈现控制器，进一步包括用于缩放所述力数据的力调节器，由此所述力输入是由所述远距离的远程呈现会话中的所述触觉事件引起的所述对象上的力的缩放的比例。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的远程呈现控制器，其中，所述远距离的远程呈现会话是虚拟的。

11.一种远程呈现站，包括：

根据权利要求1至10中任一项所述的远程呈现控制器；

所述末端执行器；以及

至少一个张紧构件，一端连接至所述磁流变离合器装置的输出并且另一端连接至所述末端执行器，以便根据所述磁流变流体离合器装置的致动拉动所述末端执行器。

12.根据权利要求11所述的远程呈现站，包括处于相反布置的至少两个所述张紧构件。

13.根据权利要求11和12中任一项所述的远程呈现站，其中，所述末端执行器能在多个自由度中移位。

14.根据权利要求13所述的远程呈现站，包括被配置为连接至所述末端执行器的多个所述磁流变离合器装置，其中，所述磁流变离合器装置中的至少一个与所述多个自由度中的相应的一个配对。

15.一种远程呈现系统，控制彼此远距离的末端执行器之间的触觉交互，所述远程呈现系统包括：

至少一对远程呈现控制器，所述远程呈现控制器中的每一个远程呈现控制器包括

至少一个力传感器，适用于监测施加至末端执行器的至少一个力，

至少一个位置传感器，适用于监测所述末端执行器的位置，

所述远程呈现控制器，被配置为与另一个远程呈现控制器通信以交换指示所述末端执行器的同时触觉运动的位置数据和力数据，

至少一个磁流变流体离合器装置，被配置为接收致动度(DOA)，所述磁流变流体离合器装置具有能被致动为将所接收的致动度通过受控滑动选择性地传输至所述末端执行器的输出，

力控制器模块，用于根据由所述另一个远程呈现控制器操作的所述末端执行器的触觉事件确定所述末端执行器上所需要的力输入，以及

至少一个离合器驱动器模块，利用根据所述力输入的受控滑动来驱动所述磁流变流体离合器装置。

16.根据权利要求15所述的远程呈现系统，其中，所述远程呈现控制器中的第一远程呈现控制器将从所述至少一个位置传感器获得的所述位置数据发送至所述远程呈现控制器中的第二远程呈现控制器，并且所述力控制器模块从所述第二远程呈现控制器接收所述力数据。

17.根据权利要求15所述的远程呈现系统，其中，所述远程呈现控制器中的第一远程呈现控制器将从所述至少一个力传感器获得的所述力数据发送至所述远程呈现控制器中的第二远程呈现控制器，并且所述力控制器模块从所述第二远程呈现控制器接收所述位置数据。

18.根据权利要求15至17中任一项所述的远程呈现系统，其中，所述至少一个力传感器包括从所述磁流变流体离合器装置的电流计算力的传感器。

19.根据权利要求15至18中任一项所述的远程呈现系统，包括被配置为连接至所述末端执行器的多个所述磁流变流体离合器装置。

20.根据权利要求15至19中任一项所述的远程呈现系统，在任一个所述远程呈现控制器中进一步包括从所述位置数据产生参考力的比较器模块，从所述末端执行器的当前位置和所述远距离的远程呈现会话中的对象的位置的比较计算所述参考力。

21.根据权利要求20所述的远程呈现系统，其中，所述力控制器模块中的一个力控制器模块从所述参考力和由所述至少一个力传感器测量的所述至少一个力确定所述末端执行器上的所述力输入。

22.根据权利要求15至21中任一项所述的远程呈现系统，在任一个所述远程呈现控制器中进一步包括用于缩放所述位置数据的位置调节器模块，由此由所述力输入产生的位移是所述远距离的远程呈现会话中的所述对象的位移的缩放的比例。

23.根据权利要求15至22中任一项所述的远程呈现系统，在任一个所述远程呈现控制器中进一步包括用于缩放所述力数据的力调节器，由此所述力输入是由所述另一个远程呈现控制器操作的所述末端执行器上的所述触觉事件所引起的所述对象上的力的缩放的比例。

24.根据权利要求15至23中任一项所述的远程呈现系统，其中，所述远程呈现控制器中的一个远程呈现控制器操作虚拟的远程呈现会话。

25.一种远程呈现站，包括：

根据权利要求1至10中任一项所述的远程呈现控制器；

所述末端执行器；

液压传动装置，包括适用于将力传输至所述末端执行器的主缸和从动缸、以及所述主缸和所述从动缸之间的用于在所述主缸和所述从动缸之间传输液压压力的液压软管；以及

张紧或压缩构件，一端连接至所述磁流变离合器装置并且另一端连接至所述液压传动装置；

由此，所述液压传动装置将所述末端执行器和所述输出中的任一个上的拉动作用或推动作用转换为液压压力。

26.根据权利要求25所述的远程呈现站，其中，从所述液压软管中的压力计算所述力。

27.根据权利要求25和26中任一项所述的远程呈现站，其中，所述拉动作用由张紧组或压缩组中的另一个提供。

28.根据权利要求27所述的远程呈现站，包括多个所述张紧组和/或压缩组，多个所述张紧组和/或压缩组被配置为共享单个动力源。

29.根据权利要求25至28中任一项所述的远程呈现站，其中，张紧组或压缩组与所述末端执行器上的力偏压构件结合使用。

30.根据权利要求25至29中任一项所述的远程呈现站，其中，所述主缸和所述从动缸中的至少一个具有滚动膜片类型。

31.一种用于控制末端执行器和远距离的远程呈现会话之间的触觉交互的方法，包括：

监测施加于末端执行器的至少一个力，

监测所述末端执行器的位置，

与所述远距离的远程呈现会话通信以交换指示所述末端执行器与所述远距离的远程呈现会话中的对象的同时触觉运动的位置数据和力数据，

根据所述远距离的远程呈现会话中的所述对象的触觉事件确定所述末端执行器上所需要的力输入，并且

根据所述力输入驱动至少一个磁流变流体离合器装置以将所接收的致动度通过受控滑动选择性地传输至所述末端执行器。

32.根据权利要求31所述的方法，其中，与所述远距离的远程呈现会话通信包括将通过监测而获得的所述位置数据发送至所述远距离的远程呈现会话，并且从所述远距离的远程呈现会话接收所述力数据。

33.根据权利要求31所述的方法，其中，与所述远距离的远程呈现会话通信包括将通过监测而获得的所述力数据发送至所述远距离的远程呈现会话，并且从所述远距离的远程呈现系统接收所述位置数据。

34.根据权利要求31至33中任一项所述的方法，其中，监测至少一个力包括从所述磁流变流体离合器装置的电流计算力。

35.根据权利要求31至34中任一项所述的方法，其中，驱动至少一个磁流变流体离合器装置包括驱动被配置为连接至所述末端执行器的多个所述磁流变离合器装置。

36.根据权利要求31至35中任一项所述的方法，进一步包括从所述末端执行器的当前位置与所述远距离的远程呈现会话中的所述对象的位置的比较计算参考力。

37.根据权利要求36所述的方法，其中，确定所述末端执行器上所需的所述力输入包括从所述参考力和通过监测所述至少一个力而测量的所述至少一个力确定所述末端执行器上的所述力输入。

38.根据权利要求36和37中任一项所述的方法，其中，在所述远距离的远程呈现会话中执行计算所述参考力。

39.根据权利要求31至38中任一项所述的方法，进一步包括缩放所述位置数据，由此由所述力输入产生的位移是所述远距离的远程呈现会话中的所述对象的位移的缩放的比例。

40.根据权利要求39所述的方法，其中，在所述远距离的远程呈现会话中执行缩放所述位置数据。

41.根据权利要求31至40中任一项所述的方法，进一步包括缩放所述力数据，由此所述力输入是由所述远距离的远程呈现会话中的所述触觉事件引起的所述对象上的力的缩放的比例。

42.根据权利要求31至41中任一项所述的方法，其中，利用虚拟现实程序在所述远距离的远程呈现会话中执行所述方法。

43.根据权利要求31至41中任一项所述的方法，其中，在两个类似的机械系统之间执行所述方法。